Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8
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Binär aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 30 im Binärsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 30 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
30 = 16 + 14 = 16 + 8 + 6 = 16 + 8 + 4 + 2
= 1⋅16 + 1⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 30 = (1.1110)2
Dezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (1110.1100)2 im Dezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(1110.1100)2 = 0⋅1 + 0⋅2 + 1⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64 + 1⋅128= 236
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1110.1100)2 = 236
ggT mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 77 und 90.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
77
= 7 ⋅ 11
90
= 2 ⋅ 45
= 2 ⋅ 3 ⋅ 15
= 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5
Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:
Da kein einziger Primfaktor sowohl in 77 als auch in 90 vorkommt, ist 1 der einzige und damit auch der größte gemeinsame Teiler.
Unser größter gemeinsamer Teiler von 77 und 90 ist somit :
ggT(77,90) = 1
kgV mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 55 und 55.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
55
= 5 ⋅ 11
55
= 5 ⋅ 11
Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:
5(die 5 kommt in 55 insgesamt 1 mal vor)
5 ⋅ 11(die 11 kommt in 55 insgesamt 1 mal vor)
In 5 ⋅ 11 = 55 sind nun alle Primteiler von 55 und alle Primteiler von 55 enthalten. Also ist 55 ein Vielfaches von 55 und 55. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 55 oder 55 fehlen.
Das kleinste gemeinsame Vielfache von 55 und 55 ist somit :
kgV(55,55) = 55
ggT mit Euklid' schem Algor.
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 76 und 180.
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 76 und 180
| =>76 | = 0⋅180 + 76 |
| =>180 | = 2⋅76 + 28 |
| =>76 | = 2⋅28 + 20 |
| =>28 | = 1⋅20 + 8 |
| =>20 | = 2⋅8 + 4 |
| =>8 | = 2⋅4 + 0 |
also gilt: ggt(76,180)=4
Binär und Hexdezimal aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 84 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 84 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
84 = 64 + 20 = 64 + 16 + 4
= 1⋅64 + 0⋅32 + 1⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 84 = (101.0100)2
Um die Zahl 84 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:
Theoretisch könnte man 84 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.
Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;
Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:
(101)2 = 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 5 = (5)16
(0100)2 = 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1 = 4 = (4)16
Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (101.0100)2 = (54)16
alle Teiler einer Zahl
Beispiel:
Bestimme alle Teiler von 45 an:
Wir suchen alle Teiler von 45. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.
Wenn eine Zahl ein Teiler von 45 ist, teilen wir 45 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 45 ergeben).
Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.
1 ist Teiler von 45, denn 45 = 1 ⋅ 45, also ist auch 45 ein Teiler.
2 ist kein Teiler von 45, denn 45 = 2 ⋅ 22 + 1.
3 ist Teiler von 45, denn 45 = 3 ⋅ 15, also ist auch 15 ein Teiler.
4 ist kein Teiler von 45, denn 45 = 4 ⋅ 11 + 1.
5 ist Teiler von 45, denn 45 = 5 ⋅ 9, also ist auch 9 ein Teiler.
6 ist kein Teiler von 45, denn 45 = 6 ⋅ 7 + 3.
Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 7 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 7 ⋅ 7
= 49 > 45, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.
Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 45:
1, 3, 5, 9, 15, 45
Teilbarkeitsregeln rückwärts
Beispiel:
Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 14⬜8 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.
Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜8.
Da an der letzten Stelle eine 8 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 08, 28, 48, 68, 88 durch 4 teilbar sind).
Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.
0: Dann wäre die Zahl 1408, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 0 + 8 = 13, also nicht durch 3 teilbar.
2: Dann wäre die Zahl 1428, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 2 + 8 = 15, also durch 3 teilbar.
4: Dann wäre die Zahl 1448, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 4 + 8 = 17, also nicht durch 3 teilbar.
6: Dann wäre die Zahl 1468, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 6 + 8 = 19, also nicht durch 3 teilbar.
8: Dann wäre die Zahl 1488, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 8 + 8 = 21, also durch 3 teilbar.
Die möglichen Ziffern sind also 2 und 8.
Summe von Primzahlen
Beispiel:
Schreibe 16 als Summe von zwei Primzahlen:
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 16 bilden:
2 + 14 = 16, dabei ist 14 aber keine Primzahl
3 + 13 = 16, dabei ist 13 auch eine Primzahl
3 und 13 wären also zwei Primzahlen mit 3 + 13 = 16
Primfaktorzerlegung
Beispiel:
Bestimme die Primfaktorzerlegung von 100 :
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 100 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:
100
= 2 ⋅ 50
= 2 ⋅ 2 ⋅ 25
= 2 ⋅ 2 ⋅ 5 ⋅ 5
